Νέα βήματα στον δρόμο για το κβαντικό Ίντερνετ, με συμμετοχή Ελλήνων επιστημόνων

Ένα κβαντικό ίντερνετ- ένα δίκτυο όπου η πληροφορία αποθηκεύεται σε qubits και διαμοιράζεται σε μεγάλες αποστάσεις μέσω κβαντικής διεμπλοκής- θα έφερνε επανάσταση στους τομείς της αποθήκευσης δεδομένων, της χρήσης αισθητήρων ακριβείας και των ηλεκτρονικών υπολογιστών εν γένει, φέρνοντας μια νέα εποχή στις τηλεπικοινωνίες.

 

Σε αυτό το πλαίσιο σημαντικό βήμα προς τη συγκεκριμένη κατεύθυνση αποτελεί η δουλειά επιστημόνων στο Fermilab του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας, οι οποίοι επιδεικνύουν σε σχετικό επιστημονικό άρθρο – που δημοσιεύτηκε στο PRX Quantum- για πρώτη φορά μιας συνεχούς, μεγάλης απόστασης (μέσω 44 χλμ ίνας) τηλεμεταφοράς qubits φωτονίων (κβάντα φωτός) με πιστότητα άνω του 90%. Τα qubits αυτά τηλεμεταφέρονταν σε ένα δίκτυο οπτικής ίνας μέσω της χρήσης προηγμένων εντοπιστών μεμονωμένων φωτονίων και εξοπλισμού που κατά τα τα άλλα είναι ευρέως διαθέσιμος στο εμπόριο.

 

Στην έρευνα συμμετέχουν και Έλληνες ερευνητές: Ο Παναγιώτης Σπεντζούρης, επιστήμονας του Fermilab, επικεφαλής του προγράμματος κβαντικών επιστημών του και ένας από τους συντάκτες του επιστημονικού άρθρου, τόνισε πως «πρόκειται για ένα επίτευγμα- κλειδί στον δρόμο για τη δημιουργία μιας τεχνολογίας που θα επαναπροσδιορίσει το πώς πραγματοποιούμε τις διεθνείς επικοινωνίες».

 

Η κβαντική τηλεμεταφορά (quantum teleportation) είναι η άυλη μεταφορά κβαντικής κατάστασης από μια τοποθεσία σε μια άλλη. Η κβαντική τηλεμεταφορά ενός qubit επιτυγχάνεται μέσω κβαντικής διεμπλοκής, όπου δύο ή περισσότερα σωματίδια συνδέονται άρρηκτα μεταξύ τους. Εάν ένα ζεύγος σωματιδίων σε διεμπλοκή μοιράζεται σε δύο ξεχωριστές θέσεις, ανεξαρτήτως της απόστασης μεταξύ τους, η κωδικοποιημένη πληροφορία τηλεμεταφέρεται.

 

Η ομάδα – που αποτελείται από επιστήμονες των Fermilab, ΑΤ&Τ, Caltech, Harvard Universilty, NASA Jet Propulsion Laboratory και University of Calgary- πραγματοποίησε επιτυχή τηλεμεταφορά qubits σε δύο συστήματα: Το Caltech Quantum Network, ή αλλιώς CQNET, και το Fermilab Quantum Network, ή FQNET. Τα συστήματα αυτά σχεδιάστηκαν, κατασκευάστηκαν, τέθηκαν σε υπηρεσία και αναπτύχθηκαν από το ερευνητικό πρόγραμμα του Caltech πάνω στα Intelligent Quantum Networks and Technologies (IN-Q-NET).

 

«Είμαστε πολύ περήφανοι που επιτυγχάνουμε αυτό το ορόσημο στα βιώσιμα, υψηλών επιδόσεων και κλιμακωτά συστήματα κβαντικής τηλεμεταφοράς» είπε άλλη μια Ελληνίδα ερευνήτρια, η Μαρία Σπυροπούλου, καθηγήτρια Φυσικής (έδρα Shang-Yi Ch'en) στο Caltech και διευθύντρια του προγράμματος IN-Q-NET. «Τα αποτελέσματα θα βελτιωθούν περαιτέρω με αναβαθμίσεις συστημάτων που αναμένουμε να έχουν ολοκληρωθεί ως το δεύτερο τρίμηνο του 2021».

 

Τα CQNET και FQNET, με σχεδόν αυτόνομη επεξεργασία δεδομένων, είναι συμβατά τόσο με τις υπάρχουσες υποδομές τηλεπικοινωνιών και με ανερχόμενες συσκευές κβαντικής επεξεργασίας και αποθήκευσης. Ερευνητές τα χρησιμοποιούν για να βελτιώσουν την πιστότητα και τον ρυθμό της κατανομής διεμπλοκής, με έμφαση σε πολύπλοκα πρωτόκολλα κβαντικής επικοινωνίας και θεμελιώδεις επιστήμες.

 

Το επίτευγμα αυτό έρχεται μόλις λίγους μήνες αφού το αμερικανικό υπουργείο Ενέργειας αποκάλυψε τα σχέδιά του για ένα εθνικού επιπέδου κβαντικό ίντερνετ σε συνέντευξη Τύπου στο Σικάγο. «Με αυτή την επίδειξη αρχίζουμε να βάζουμε τα θεμέλια για τη δημιουργία ενός μητροπολιτικού κβαντικού δικτύου στην περιοχή του Σικάγο» είπε ο κ. Σπεντζούρης. Το δίκτυο αυτό, ονόματι Illinois Express Quantum Network, σχεδιάζεται από το Fermilab σε συνεργασία μς τα Argonne National Laboratory, Caltech, Northwestern University κ.α.